感应淬火热处理PPT课件

感应淬火热处理
Ted 2014-10-15
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ห้องสมุดไป่ตู้
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Date: Month XX, 2014
大纲
0、感应淬火的五大效应 1、中频感应淬火的设计原理 2、计算公式 3、感应淬火的金相组织 4、感应淬火工艺参数设计 5、感应器的设计和研究 6、改进可能性 7、检验和试验 8、5S改进
简单记忆：交流电，沿表面。频率高，密度大
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Date: Month XX, 2014
0.2 邻近效应
两个相邻载有高频电流的金属导体相互靠近时，由于磁场的相互影响，磁力线将发生 重新分布，导致电流的重新分布，如图3所示。两个载流导体的电流方向相同时．电流 从两导体的外侧流过，即导体相邻表面的电流密度最小；反之，如果两个载流导体的 电流方向相反时，电流从两导。体的内侧流过，即导体相邻表面的电流密度最大，这 种现象就称为高频电流的邻近效应[10]。频率越高，两导体靠得越近，邻近效应就越显 著。
环状效应的大小，与电流频率和圆环状的曲率半径有关。频率越高，曲率半径越小，环状 效应越显著。
简单记忆：可模拟两端反向的临近效应，异向相吸，所有电流在圆环内侧
图5 高频电流的环状效应
图 6 加热内孔时高频电流和涡流的相对位置
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Date: Month XX, 2014
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Date: Month XX, 2014
大纲
0、术语和定义 1、中频感应淬火的设计原理 2、计算公式 3、感应淬火的金相组织 4、感应淬火工艺参数设计 5、感应器的设计和研究 6、成本及效率相关 7、检验和试验 8、5S改进
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Date: Month XX, 2014
0.1 集肤效应 skin effect
当一个金属零件通过直流电时，在金属零件的截面上电流的分布是均匀的；当金属零 件通过交流电时，沿金属零件截面的电流分布是不均匀的，最大电流密度出现在金属 零件的最表面，如图2所示。这种交变电流的频率越高，电流向表面集中的现象就越严 重。这种电流通过导体时，沿导体表面电流密度最大，越中心电流密度越小的现象称 为高频电流的集肤效应，又称表面效应。
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0.5 导磁体的槽口效应
一根矩形截面的铜导体，将其放在导磁体的槽口之中，当高频电流通过导体时， 电流将只在导磁体开口处的导体表面层流过，这一现象称为导磁体的槽口效应。 导磁体具有很高的磁导率，磁阻很小，通电导体产生的磁力线，将集中穿过槽口 底部的导磁体，显然在槽口底部的导体交链了最多的磁通，产生了最大的自感电动势， 同理在槽口开口处的导体产生了最小的自感电动势，于是高频电流被迫在这里流过。 利用导磁体的槽口效应，我们可以将高频电流驱逐到圆环感应器的外表面，这样 可以提高内孔表面的加热效率。
简单记忆为：异向相吸，同向相斥。
图3高频感应的邻近效应
图4零件中涡流沿感应器形状分布的情况
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Date: Month XX, 2014
0.3 环状效应（也称圆环效应或环流效应）
高频电流通过圆柱形状、圆环状或螺旋圆柱管状件时，最大的电流密度分布集中在圆柱状 （圆环状或螺旋圆柱管状）零件的内侧，即圆环内侧的电流密度最大，这种现象称为 环状效应，如图5所示。当电流频率高时，电流只在圆柱状（圆环状或螺旋圆柱管状） 内侧表面流动，圆柱（圆环状或螺旋圆柱管状）的外侧没有电流流过。
导磁体使磁通量向槽口集中，所以槽口通常朝向零件待淬火的位置
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Date: Month XX, 2014
0.5.1 导磁体
导磁体也称为磁场集中器，是由磁性材料制成的叠片或块状原件 感应器加装导磁体，利用导磁体的槽口效应，可调整电流在感应器上的流经部位 材料是通常是硅钢片，厚度通常为0.2~0.35mm （变压器硅钢片），导磁体表面需做绝缘处理，即涂漆或磷化处理。
当内孔直径小时则利用导磁体迫使电流沿感应器的外侧流动。
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Date: Month XX, 2014
0.4 尖角效应
将尖角（棱角）或形状不规则的零件故在卿环形的感应器中，如果零件的高度小于感 应器高度，感应加热时，在零件拐角处的尖角部位或棱角部分由于涡流强度大，加热 激烈，在极短时间内升高温度，并造成过热，这种现象称为尖角效应[13]。由于尖角效 应的存在，为设计和制造感应器提供依据，即对有尖角或形状不规则的零件，必须考 虑在感应器t-有曲率半径应适当加大感应器和零件的间隙。
0.3.1 邻近效应与环状效应 对比
加热圆筒形零件的外表面时，邻近效应与环状效应是一致的，都将使感应器中的电流 描感应器的内侧流动，这样就减小了感应器与零件之间的间隙丽有效地提高了耦合度。
相反，在加热零件内孔或内壁时，邻近效应与环状效应恰好相反。环状效应使电流滑 感应器内侧流动。而邻近效应则促使电流向外侧流动（指多匝线圈的临近效应）。
感应器直径越小，环状效应越强。因此，在其他条件不变的情况下，内孔直径越小。 耦合度就越差，高频感应加热的效率也将越低。
为了改善这种情况，对于内孔较小的零件，应采取措施使感应器中的电流沿靠近零件 内孔或内壁一侧流动。生产上常用的是将感应器绕成晒匝，利用两匝间的邻近效应将 电流尽可能地向感应器的端面推移，进而改善其耦合度。
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Date: Month XX, 2014
1、中频感应淬火的设计原理及特点
中频感应淬火设备是利用电磁感应、集肤效应、涡流和电阻热等电磁原理，使工件表 层快速加热，并快速冷却的热处理工艺。是将工件放在铜管制成的感应器内，当一定 频率的交流电通过感应器时，处于交变磁场中的工件产生感应电流，由于集肤效应和 涡流的作用工件表层的高密度交流电产生的电阻热，迅速加热工件表层，很快达到淬 火温度，随即喷水冷却，工件表层被淬硬。